陳俊錦

摘要：近年來國內(nèi)外蓬勃發(fā)展的云計(jì)算產(chǎn)業(yè)浪潮帶來了巨大的云計(jì)算管理維護(hù)人才需求。技工院校云計(jì)算實(shí)訓(xùn)場地的建設(shè)合適與否直接影響技工院校在云計(jì)算相關(guān)課程方面的實(shí)施效果。筆者通過結(jié)合在該單位云計(jì)算實(shí)訓(xùn)場地搭建實(shí)踐中獲得的經(jīng)驗(yàn)，從場地建設(shè)前期分析、場地軟硬件核心資源及基礎(chǔ)設(shè)施搭建、場地投入等幾個方面對云計(jì)算實(shí)訓(xùn)場地搭建過程中的相關(guān)技術(shù)細(xì)節(jié)及問題進(jìn)行了分享和探討，為技工院校云計(jì)算實(shí)訓(xùn)場地搭建和進(jìn)一步完善提供參考。

關(guān)鍵詞：技工院校;云計(jì)算;實(shí)訓(xùn)場地搭建

中圖分類號：TP311? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）17-0108-02

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

云計(jì)算作為一個實(shí)踐性很強(qiáng)且涉及范圍較廣的課程，課程實(shí)訓(xùn)環(huán)境的適合與否跟課程的教學(xué)質(zhì)量息息相關(guān)。其中一個突出的問題表現(xiàn)在現(xiàn)有的云計(jì)算實(shí)訓(xùn)場地搭建案例實(shí)施者多為高等院校，而技工院校與高等院校的人才培養(yǎng)定位是不同的，這使技工院校需要摸索出一套符合自身需求的云計(jì)算實(shí)訓(xùn)場地搭建方式。

1 技工院校云計(jì)算實(shí)訓(xùn)場地搭建的問題分析

要解決技工院校云計(jì)算實(shí)訓(xùn)室場地搭建的相關(guān)問題，關(guān)鍵在于必須緊緊圍繞技工院校人才培養(yǎng)方向、學(xué)生學(xué)習(xí)特點(diǎn)、課程設(shè)計(jì)安排這三大要素展開。從人才培養(yǎng)方向?qū)用娣治?，技工院校主要為社會輸送技能型人才，并有針對性地培養(yǎng)學(xué)生的動手能力以及相關(guān)操作技能。因此，技工院校對云計(jì)算場地的規(guī)劃上，首先要考慮滿足諸如售前規(guī)劃、售后實(shí)施、IT運(yùn)維管理等崗位角色的需求，然后考慮相關(guān)實(shí)訓(xùn)室的落成能為計(jì)算機(jī)教師隊(duì)伍的師資力量培養(yǎng)與提升帶來更多的附加效益。

從學(xué)生學(xué)習(xí)特點(diǎn)層面分析，技工院校大部分的學(xué)生對純理論知識的掌握程度相對較弱，整體素質(zhì)參差不齊。相較于繁復(fù)的理論知識和復(fù)雜的公式，學(xué)生更愿意動手進(jìn)行嘗試和操作;相較于安靜地聽講，學(xué)生更愿意多跟同桌交流;面對知識上的困難和挫折時，學(xué)生容易顯得束手無策或放棄學(xué)習(xí);學(xué)習(xí)一項(xiàng)知識時，學(xué)生希望通過獲得相應(yīng)的資格證書來肯定自身的付出和證明自身能力。

從課程設(shè)計(jì)安排層面分析，云計(jì)算課程體系中不可避免會涉及內(nèi)存虛擬化、網(wǎng)絡(luò)虛擬化、服務(wù)器虛擬化、存儲虛擬化等一系列虛擬化課題。由此可見，云計(jì)算除了核心的虛擬化技術(shù)外，也需要掌握相當(dāng)程度的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)及操作系統(tǒng)配置技術(shù)。故此課程體系中還必須安排相應(yīng)課程，并在實(shí)訓(xùn)環(huán)境中進(jìn)行體現(xiàn)。

2 技工院校云計(jì)算實(shí)訓(xùn)場地搭建的實(shí)施

通過前期的論證調(diào)研，明確了技工院校云計(jì)算場地建設(shè)要素后，結(jié)合云計(jì)算實(shí)訓(xùn)室場地離不開虛擬化層面的軟硬件資源配套這一特點(diǎn)，可以逐步形成一個完整的云計(jì)算實(shí)訓(xùn)場地基礎(chǔ)架構(gòu)，如圖1所示。

若將云計(jì)算實(shí)訓(xùn)場地形象地比喻為人體，那么場地工位是骨架、各類服務(wù)軟硬件資源池便是器官，虛擬化平臺便是大腦，云計(jì)算各類課程便是思維，各類線纜便是血管，配套環(huán)境設(shè)施便是皮膚和衣服[1]。

2.1 云計(jì)算實(shí)訓(xùn)場地的軟件核心資源搭建

在如圖1所展示的基礎(chǔ)架構(gòu)中，作為云計(jì)算實(shí)訓(xùn)室場地軟件核心資源重要組成部分的“虛擬化管理系統(tǒng)（云虛擬化系統(tǒng)）”，在世界主流市場上常見有威睿的vSphere、主打開源的KVM及由XEN衍生的甲骨文ORACLE VM和思杰Citrix? XenServer、微軟Hyper-V 以及華為的FusionSphere。在項(xiàng)目實(shí)際搭建過程中，以明確的建設(shè)要素作為指引，并結(jié)合資金投入和教學(xué)實(shí)訓(xùn)課時的實(shí)際情況，最終選擇使用了華為的FusionSphere系統(tǒng)。

FusionSphere作為華為近年來力推的虛擬化產(chǎn)品，其擁有水平整合物理資源和虛擬資源，垂直優(yōu)化業(yè)務(wù)平臺等特性，是完全擁有自主知識產(chǎn)權(quán)和完善功能的國產(chǎn)化產(chǎn)品。通過實(shí)訓(xùn)室實(shí)際運(yùn)行后可以明顯感覺到其在使用邏輯及人機(jī)互動界面方面更符合國人的使用習(xí)慣，其相關(guān)架構(gòu)如圖2所示。

根據(jù)對課程設(shè)計(jì)安排這一關(guān)鍵要素的分析，一個完整的云計(jì)算課程實(shí)訓(xùn)中離不開Windows Server、Linux和一定程度的路由交換設(shè)備配置技能要求，因此這些方面也是云計(jì)算實(shí)訓(xùn)室場地軟件核心資源的重要構(gòu)成部分。

2.2 云計(jì)算實(shí)訓(xùn)場地的硬件核心資源構(gòu)建

在硬件核心資源的構(gòu)建層面上，主要涉及大量的硬件資源池、高速交換機(jī)以及運(yùn)行終端。若其中任意一項(xiàng)出現(xiàn)明顯的短板，都將會直接影響到整個課程及實(shí)訓(xùn)的開展效果。因此在項(xiàng)目實(shí)施過程中，有針對性地對以下細(xì)節(jié)進(jìn)行了規(guī)劃[2]。

1）機(jī)柜的部署

整體使用42U或以上的機(jī)柜進(jìn)行統(tǒng)一擺放，營造出設(shè)備擺放統(tǒng)一、綜合布線集中、符合實(shí)際工作中云計(jì)算核心機(jī)房結(jié)構(gòu)的實(shí)際應(yīng)用情景。亦有利于因應(yīng)未來教學(xué)規(guī)模發(fā)展而帶來的各類資源池物理空間的擴(kuò)展和布線需求。通過采用模塊化機(jī)柜來融合空調(diào)和UPS不間斷供電系統(tǒng)，保證設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性。

2）資源池硬件參數(shù)的選擇

運(yùn)算資源池中處理器、內(nèi)存、存儲設(shè)備三者充足的性能和容量將會是實(shí)訓(xùn)課程能流暢開展的重要保障。在處理器設(shè)備方面，由于VMware為代表的大部分虛擬化產(chǎn)品會根據(jù)處理器數(shù)量作為授權(quán)依據(jù)，因而處理器的性能、價格和數(shù)量三方面的取舍需要進(jìn)行綜合衡量。針對這個情況，項(xiàng)目實(shí)施中通過利用“主頻*CPU路數(shù)*核心數(shù)*80%-用戶數(shù)量*分配主頻值/1.5”這個公式得出的數(shù)值是否有冗余來初步預(yù)估所需CPU性能參數(shù)及數(shù)量。在內(nèi)存設(shè)備方面，為保證實(shí)訓(xùn)場地設(shè)備的可持續(xù)使用性，項(xiàng)目實(shí)施中首先根據(jù)以往內(nèi)存容量增長比例來確定未來3-4年單個內(nèi)存容量基數(shù)，結(jié)合未來最大使用人數(shù)進(jìn)行容量統(tǒng)計(jì)并確保包含預(yù)計(jì)總量的10%的冗余量，規(guī)格上選擇帶有ECC檢驗(yàn)的DDR4 2666或更高規(guī)格的服務(wù)器一線品牌內(nèi)存確保運(yùn)行穩(wěn)定。在存儲設(shè)備方面，基于IP SAN技術(shù)的存儲資源池設(shè)備配備10k轉(zhuǎn)速以上的企業(yè)級HDD與高性能企業(yè)級SSD互相搭配使用，并根據(jù)不同應(yīng)用情景進(jìn)行比額調(diào)配，以實(shí)現(xiàn)響應(yīng)速度、容量以及效能之間的最佳平衡[3]。各個資源池根據(jù)應(yīng)用規(guī)劃情況使用RAID5或者RAID10技術(shù)搭建磁盤陣列，以保證各類資源池數(shù)據(jù)存儲的可靠性。

3）交換機(jī)的選擇

為了保證云計(jì)算實(shí)訓(xùn)平臺的操作流暢度以及最大程度地發(fā)揮各個資源池的性能。在各個資源池數(shù)據(jù)通信的核心干道上，搭配使用千兆或以上端口速率、256Gbps/3Tbps交換容量的光纖交換機(jī)必不可少。負(fù)責(zé)工作站接入的接入層上亦配置有足夠的背板帶寬以及千兆或以上端口的接入交換機(jī)，避免成為傳輸瓶頸。所有機(jī)柜機(jī)架上配備配線架，并通過跳線與交換機(jī)進(jìn)行連接，附上清晰明了的編號標(biāo)簽，以用于后期的管理維護(hù)工作上。

4）終端的選擇

在實(shí)際考慮到云計(jì)算實(shí)訓(xùn)場地的利用率以及相關(guān)實(shí)訓(xùn)課程項(xiàng)目需求后，最終放棄使用較常見的ARM架構(gòu)，選擇性能和運(yùn)行流暢度上均比較有優(yōu)勢的X86架構(gòu)高性能終端，支撐起云計(jì)算實(shí)訓(xùn)課程的開展。

2.3 云計(jì)算實(shí)訓(xùn)場地的環(huán)境規(guī)劃及配套設(shè)施搭建

一個良好高效的實(shí)訓(xùn)場地離不開務(wù)實(shí)的環(huán)境規(guī)劃及相關(guān)配套設(shè)施。為達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，需結(jié)合項(xiàng)目調(diào)研成果，從場地工位設(shè)計(jì)、配套設(shè)施以及綜合布線等方面著手進(jìn)行搭建，讓整個實(shí)訓(xùn)場地在既符合技校學(xué)生上課特點(diǎn)的同時又不顯擁擠和呆板，從各個細(xì)節(jié)方面提升課堂整體效果。

1）實(shí)訓(xùn)場地的工位設(shè)計(jì)

將以排或列為單位的傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)場地工位模式完善為以環(huán)島+直線型相結(jié)合的排列方式。在保證空間利用率的同時，為云計(jì)算課程體系里常見的分組教學(xué)、團(tuán)隊(duì)協(xié)作等教學(xué)模式、教學(xué)風(fēng)格創(chuàng)造一個適合的環(huán)境。利用技工院校學(xué)生好動的特點(diǎn)，減弱自卑不愿交流的缺點(diǎn)，使課堂上學(xué)生在老師下達(dá)任務(wù)后能方便主動地跟同桌溝通和分析問題，實(shí)現(xiàn)以優(yōu)帶弱一同完成相關(guān)的實(shí)訓(xùn)目標(biāo);也有利于教師對課堂上學(xué)生學(xué)習(xí)情況的掌握和輔導(dǎo)[4]。

2）實(shí)訓(xùn)場地的配套設(shè)施設(shè)計(jì)

技工院校教學(xué)有其獨(dú)有的特點(diǎn)，那便是工學(xué)結(jié)合一體化教學(xué)模式。該模式主要以學(xué)生為中心，根據(jù)相關(guān)課程崗位的實(shí)際工作任務(wù)和學(xué)生學(xué)習(xí)特征進(jìn)行教學(xué)整合并安排教學(xué)活動。在云計(jì)算實(shí)訓(xùn)場地的配套設(shè)施中，可以通過將活動白板、預(yù)置工作頁作為實(shí)際案例承載點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)案例情景展示、任務(wù)分組、任務(wù)進(jìn)度，任務(wù)成果等內(nèi)容，用以模擬實(shí)際工作環(huán)境。

3）實(shí)訓(xùn)場地綜合布線設(shè)計(jì)

云計(jì)算實(shí)訓(xùn)場地儼然一個微型核心機(jī)房。布線方面需要嚴(yán)格按照機(jī)房綜合布線相關(guān)國標(biāo)規(guī)范，例如《綜合布線系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范》GB/T50311-2007。同時一改以往的傳統(tǒng)布線模式而使用結(jié)構(gòu)化布線模式，以便在未來能及時、靈活地應(yīng)對因課程調(diào)整、教學(xué)需求變更、任務(wù)拓展等不同情況帶來的設(shè)備內(nèi)部跳線及互連機(jī)制的變化。水平子系統(tǒng)方面，實(shí)訓(xùn)場地全面鋪設(shè)防靜電地板，進(jìn)行底部走線的方式，并做好防鼠相關(guān)措施[5]。

3 結(jié)束語

從國家科技發(fā)展戰(zhàn)略層面上，云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能三大戰(zhàn)略技術(shù)是互相聯(lián)系、相輔相成的。大數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)和處理能力是人工智能的關(guān)鍵核心、而云計(jì)算則是推動人工智能進(jìn)步的首要因素。云計(jì)算這一新興技術(shù)為整個社會帶來新的機(jī)遇，同時也為技工院校網(wǎng)絡(luò)相關(guān)專業(yè)人才的培養(yǎng)引領(lǐng)了新的方向。云計(jì)算潮流帶來的一系列新興技術(shù)的變革與挑戰(zhàn)也促使技工院校加快腳步探索一套適合自身需要的云計(jì)算實(shí)訓(xùn)場地搭建方案。終將實(shí)現(xiàn)讓學(xué)生能在更好的實(shí)訓(xùn)環(huán)境中體會到云計(jì)算平臺搭建的樂趣，學(xué)習(xí)到更扎實(shí)更貼合實(shí)際崗位的操作技能，更快更熟練地適應(yīng)崗位的需求，為轉(zhuǎn)向互聯(lián)網(wǎng)下一幕打下一個堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 吳晨濤.信息存儲與IT管理[M].北京：人民郵電出版社，2015.

[2] 陳國良，明仲.云計(jì)算工程[M].北京：人民郵電出版社，2016.

[3] 李勁.云計(jì)算數(shù)據(jù)中心規(guī)劃與設(shè)計(jì)[M].北京：人民郵電出版社，2018.

[4] 徐立冰.騰云：云計(jì)算和大數(shù)據(jù)時代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)揭秘[M].北京：人民郵電出版社，2013.

[5] 陳榕利，陳曉忠.云計(jì)算實(shí)訓(xùn)室的建設(shè)與研究[J].電子世界，2016（10）：20.

【通聯(lián)編輯：謝媛媛】